Question

為了探究化學能與熱能的轉化，某實驗小組設計了如下三套實驗裝置：

（1）上述3個裝置中，不能證明“銅與濃硝酸反應是吸熱反應還是放熱反應”的是

 

．
（2）某同學選用裝置Ⅰ進行實驗（實驗前U形管里液面左右相平），在甲試管里加入適量氫氧化鋇溶液與稀硫酸，U形管中可觀察到的現象是

 

，說明該反應屬于

 

（填“吸熱”或“放熱”）反應．
（3）為探究固體M溶于水的熱效應，選擇裝置Ⅱ進行實驗（反應在甲中進行）．①若M為鈉，則實驗過程中燒杯中可觀察到的現象是

 

；②若觀察到燒杯里產生氣泡，則說明M溶于水

 

（填“一定是放熱反應”“一定是吸熱反應”或“可能是放熱反應”）；③若觀察到燒杯里的玻璃管內形成一段水柱，則M可能是

 

．
（4）至少有兩種實驗方法能證明超氧化鉀與水的反應（4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑）是放熱反應還是吸熱反應．方法①：選擇上述裝置

 

（填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”）進行實驗；方法②：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在石棉網上，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻后，若觀察到棉花燃燒，則說明該反應是

 

反應．

Answer 1

考點：探究吸熱反應和放熱反應

專題：實驗設計題

分析：（1）裝置Ⅰ和Ⅱ都可以分別通過右邊裝置中液面變化、是否有氣泡判斷反應是吸熱還是放熱，而裝置Ⅲ是將生成的氣體直接通入水中，無法判斷該反應是吸熱還是放熱反應；
（2）酸堿中和反應為放熱反應，反應放出的熱使錐形瓶中溫度升高，氣體體積增大，據此判斷U型管中液面的變化；
（3）鈉與水的反應為放熱反應，溫度升高導致大試管中氣體受熱壓強增大，燒杯中有氣泡產生，冷卻后體積減小，壓強減小，導管中會形成水柱；M溶于水放出熱量，不一定為化學變化，則不一定屬于放熱反應；根據書寫知識寫出溶于水能夠吸收熱量的試劑；
（4）利用裝置Ⅰ或Ⅱ都可以驗證該反應為放熱反應；棉花燃燒，證明反應中放出大量熱，該反應為放熱反應．

解答： 解：（1）裝置Ⅰ可通過U形管中紅墨水液面的變化判斷銅與濃硝酸的反應是放熱還是吸熱；裝置Ⅱ可通過燒杯中是否產生氣泡判斷銅與濃硝酸的反應放熱還是吸熱；裝置Ⅲ只是一個銅與濃硝酸反應并將生成的氣體用水吸收的裝置，不能證明該反應是放熱反應還是吸熱反應，
故答案為：Ⅲ；
（2）氫氧化鋇與硫酸反應屬于中和反應，中和反應都是放熱反應，所以錐形瓶中氣體受熱膨脹，導致U型管左端液柱降低，右端液柱升高，
故答案為：左端液柱降低，右端液柱升高；放熱；
（3））①若M為鈉，鈉與水反應生成氫氧化鈉和氫氣，該反應我放熱反應，放熱的熱量使大試管中溫度升高，氣體壓強增大，所以右邊燒杯中有氣泡產生；冷卻后大試管中溫度降低，壓強減小，右邊燒杯中的導管會形成一端液柱，
故答案為：產生氣泡，反應完畢后，冷卻至室溫，燒杯里的導管內形成一段液柱；
②若觀察到燒杯里產生氣泡，說明M溶于水放出熱量，由于放熱反應一定屬于化學變化，而有熱量放出的反應不一定為化學變化，所以不一定屬于放熱反應，如濃硫酸溶于水會放出熱量，但是不屬于放熱反應，
故答案為：可能是放熱反應；　　
③若觀察到燒杯里的玻璃管內形成一段水柱，說明M溶于水后導致大試管中溫度降低，壓強減小，證明M溶于水為吸熱過程，溶于水能夠吸收熱量的物質有：硝酸銨、氯化銨等，
故答案為：硝酸銨；
（4）至少有兩種實驗方法能證明超氧化鉀與水的反應（4KO₂+2H₂O═4KOH+3O₂↑）是放熱反應還是吸熱反應：方法①：選擇上述裝置Ⅰ（或Ⅱ）進行實驗，Ⅰ裝置右邊U型管中左端液柱降低，右端液柱升高（或燒杯中導管中有氣泡放出），證明該反應為放熱反應；
方法②：取適量超氧化鉀粉末用脫脂棉包裹并放在石棉網上，向脫脂棉上滴加幾滴蒸餾水，片刻后，若觀察到棉花燃燒，則說明該反應放出大量熱，使棉花燃燒，證明該反應是放熱反應，
故答案為：Ⅰ（或Ⅱ）；放熱．

點評：本題考查化學反應中的熱效應，題目難度中等，注意掌握探究反應熱效應的常用方法，試題有利于培養學生實驗綜合分析能力，特別是實驗的評價和根據實驗現象推理的能力．